JP6371213B2 - 水硬性組成物用混和剤 - Google Patents
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また、トリイソプロパノールアミンは水硬性組成物の早期強度の向上には有用であるが、コンクリート工場において混和剤タンクの追加なしにトリイソプロパノールアミンを含む水硬性組成物を調製する目的で、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物の水溶液のタンク中に予めトリイソプロパノールアミンを含有させると、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物水溶液の粘度が増加することが判明した。そして、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物水溶液の粘度が増加したことで、水硬性組成物の調製のためミキサーに圧送するポンプの能力によっては該水溶液を圧送できないことがあった。また、作業性などの点から、混和剤は、刺激臭などの臭気が低いことが望ましい。
オキシカルボン酸、糖類及び糖アルコールは、コンクリート等の水硬性組成物の凝結遅延剤として用いられる化合物である。これらの化合物により、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物とトリイソプロパノールアミンとの相互作用で生じる粘度の増加を抑制できる。
トリイソプロパノールアミンは窒素原子の電子密度が小さく、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物のπ電子と相互作用することによって、弱い結合を形成しナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物の見かけの分子量が増大するため、粘度が高くなると考えられる。しかし、オキシカルボン酸を併用すると、これらの水酸基がトリイソプロパノールアミンの水酸基と水素結合し、さらに、カルボキシル基とアミンの窒素原子とのイオン的な相互作用により、窒素原子を立体効果で遮蔽してナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物とのπ電子と相互作用を抑制すると考えられる。糖類又は糖アルコールを併用した場合は、多数の水酸基と炭素原子による立体効果により、オキシカルボン酸と同様の遮蔽効果が生じると考えられる。
本発明に係るナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物(以下、NSFともいう)は、水硬性組成物の流動性向上の観点から、重量平均分子量は200,000以下が好ましく、100,000以下がより好ましく、80,000以下が更に好ましく、50,000以下がより更に好ましく、20,000以下がより更に好ましい。また、水硬性組成物の流動性向上の観点から、重量平均分子量は1,000以上が好ましく、3,000以上がより好ましく、4,000以上が更に好ましく、5,000以上がより更に好ましい。ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物は酸の状態あるいは中和物であってもよい。
本発明の水硬性組成物用混和剤はトリイソプロパノールアミンを含有する。ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物との組み合わせにおいて、トリイソプロパノールアミンは、水硬性組成物の硬化体に良好な強度の向上効果を付与できる。
オキシカルボン酸、糖類及び糖アルコールから選ばれる1種以上の化合物(以下、ヒドロキシ化合物ともいう)は、水硬性組成物用混和剤の粘度の低下、及び強度向上効果に寄与する成分である。水硬性組成物用混和剤の粘度低下の観点から、好ましくはオキシカルボン酸及び糖アルコールから選ばれる1種以上の化合物、より好ましくはオキシカルボン酸である。
本発明の水硬性組成物用混和剤は、NSFと、トリイソプロパノールアミンと、ヒドロキシ化合物と、水とを含有する。水は混和剤の残部であり、混和剤が全体で100質量%となるような量で含有される。
本発明により、本発明の水硬性組成物用混和剤、水硬性粉体、骨材、及び水を含有する水硬性組成物が提供される。
すなわち、NSF、トリイソプロパノールアミン、前記ヒドロキシ化合物、水硬性粉体、骨材、及び水を含有する水硬性組成物が提供される。
本発明に係る水硬性組成物には、本発明の水硬性組成物用混和剤で述べたNSF、トリイソプロパノールアミン及びヒドロキシ化合物の好ましい態様を適宜適用することができる。
本発明に係る水硬性組成物において、水硬性粉体の含有量は、水硬性組成物1m3あたり好ましくは250kg以上、より好ましくは280kg以上、そして、好ましくは800kg以下、より好ましくは700kg以下である。
本発明に係る水硬性組成物において、水の含有量は、水硬性組成物1m3あたり好ましくは100kg以上、より好ましくは110kg以上、そして、好ましくは200kg以下、より好ましくは195kg以下である。
水に、NSF、トリイソプロパノールアミン(以下、TiPAと表記する、以下同様)、ヒドロキシ化合物又は比較化合物を、表1に示す量で加えて混合し、表1の試験例1−1〜1−23の混和剤(o、a〜d、i、c2〜c5及びA〜J)の水硬性粉体用混和剤を調製した。
その際、実際にセメントと混和するときの混和剤の態様を想定して、セメント質量に対する混和剤の添加量が0.45質量%であり、且つこの添加量において、セメント質量に対するNSFの添加量が0.18質量%で一定となるような組成の水硬性粉体用混和剤を調製した。組成は水の量で調整した。混和剤中のNSFの固形分換算濃度は40質量%で一定であった。
ただし、試験例1−15は、NSF、トリイソプロパノールアミン及びヒドロキシ化合物の比率を維持したまま混和剤中のNSFの固形分換算濃度を40質量%すると固形分が100質量%を超えるため、混和剤中のNSFの固形分換算濃度を26質量%、セメント100質量に対する混和剤の添加量を0.69質量%とした。
得られた混和剤の粘度を、以下の条件で、20℃でB型粘度計を用いて測定した。また、得られた混和剤の臭気を評価した。結果を表1に示した。なお、表1中のNSFは、マイテイ150(花王(株)製)を用いた。
恒温槽(VISCOMATE VM−150F、東機産業株式会社製)中でトールビーカーに試料を投入し、20℃に調整後、粘度計(TVB−10、東機産業株式会社製)のローターNo.M2(30rpm)で試料を攪拌し、攪拌開始から1分後の値を粘度とした。
試験例1−1の混和剤を基準として、以下のように判定した。
○:試験例1−1の混和剤と臭気が同等以下である。
×:試験例1−1の混和剤よりも刺激臭がある。
*2 質量比:NSF、TiPA、及びヒドロキシ化合物又は比較化合物の合計を100とする質量比
*3 固形分:混和剤中の水以外の成分(NSF、TiPA、ヒドロキシ化合物、比較化合物)の質量%
*4 試験例1−15以外は混和剤中のNSFの固形分換算濃度が40質量%となるように固形分を調整し、試験例1−15は混和剤中のNSFの固形分換算濃度が26質量%となるように固形分を調整した。
また、グルコン酸の含有量を変更した試験例1−10〜1−13の混和剤(E〜H)や、グルコン酸に代えて、クエン酸、酒石酸、又はソルビトールを用いた試験例1−21〜1−23の混和剤(C2〜C4)でも、170mPs・s以下の粘度の混和剤が得られた。
NFSの添加量が0.18質量%、トリイソプロパノールアミンの添加量が0.2質量%である試験例1−14と1−15の混和剤(i及びI)を比較すると、固形分濃度がほぼ同じでありながら、混和剤の粘度はそれぞれ425mPs・sと90mPs・sであり、グルコン酸により粘度が大きく低下していることがわかる。
また、グルコン酸に代えて、硫酸や酢酸を用いた試験例1−17〜1−20の混和剤(c2〜c5)では、170mPa・s以下の粘度の混和剤では刺激臭があったが、実施例に該当する混和剤は、何れも刺激臭が感じられなかった。
表2の試験例2−1〜2−18の混和剤(o、a〜d、i、p、q、A〜I及びK)を用いて、JIS A 1132に準じてモルタル供試体を作成した。表2の混和剤の記号は表1の混和剤の記号と対応する。また、混和剤K、p及びqは、表1の混和剤と同様にセメント質量に対する混和剤の添加量が0.45質量%において、セメント質量に対するNSFの添加量が0.18質量%となるような組成の水硬性粉体用混和剤を調製した。
表2の水硬性粉体用混和剤は、NSF、トリイソプロパノールアミン、グルコン酸及び水を含有し、NSFの固形分濃度が40質量%となるように設定した。ただし、試験例2−16は、NSF、トリイソプロパノールアミン及びヒドロキシ化合物の比率を維持したまま混和剤中のNSFの固形分換算濃度を40質量%すると固形分が100質量%を超えるため、混和剤中のNSFの固形分換算濃度を26質量%とした。
モルタルの配合は、
水(W):450g
セメント(C):1000g
砂(S):1750g
であった。W/Cは45である。セメントは、太平洋セメント社および住友大阪セメント社の普通ポルトランドセメントを用いて、50:50の比率で混合したものを用いた。砂は、城陽砂を用いた。
モルタル調製から24時間後に硬化した供試体を型枠から脱型し供試体を得た。
6個の供試体の内、2個の24時間後の圧縮強度を測定した。
さらに残り4個の供試体は、7日まで水中養生(20℃)を行い、そのうち2個の7日後の圧縮強度を測定した。
さらに残り2個の供試体は、28日まで水中養生(20℃)を行い、2個の28日後の圧縮強度を測定した。
供試体の圧縮強度はJIS A 1108に基づいて測定し、それぞれ、供試体2個の平均値とした。
結果を表2に示した。
*6 相対値(1):NSFのみを含有する試験例2−1の混和剤を基準(100)とする相対値である。
*7 相対値(2):NSFとTiPAのみを含有する試験例の混和剤であってTiPAの添加量が同じ混和剤を基準(100)とする相対値である。
また、グルコン酸の含有量を変更した試験例2−10〜2−14の混和剤(K、E〜H)は、同じ量のNSF、トリイソプロパノールアミンを含有する試験例2−8の混和剤(d)よりも7日及び28日強度が上回ることがわかった。
また、トリイソプロパノールアミンを含有せず、NSF、グルコン酸を含有する試験例2−17及び2−18の混和剤(p、q)は、7日及び28日強度は向上しないことがわかった。
ヒドロキシ化合物は凝結遅延剤として用いられる化合物であるが、ヒドロキシ化合物の添加量が0.13質量%より少ない試験例2−3、2−5、2−7、2−9及び2−12〜2−14の混和剤(A〜D及びF〜H)では、NSFのみを添加する試験例2−1の混和剤(o)よりも24時間後の圧縮強度の低下はみられず〔24時間強度の相対値(1)が100以上〕、硬化遅延が生じていないと考えられる。
また、試験例2−9、2−10の混和剤(D、K)では、これらと同じ量のグルコン酸をNSFに添加した試験例2−17、2−18の混和剤(p、q)よりも24時間後の圧縮強度が向上しており、トリイソプロパノールアミンが硬化遅延の抑制に寄与していることが推察される。
Claims (7)
- ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物と、トリイソプロパノールアミンと、オキシカルボン酸、糖類及び糖アルコールから選ばれる1種以上の化合物と、水とを含有する水硬性組成物用混和剤。
- オキシカルボン酸、糖類及び糖アルコールから選ばれる化合物が、グルコン酸、酒石酸、クエン酸及びソルビトールから選ばれる1種以上の化合物である、請求項1記載の水硬性組成物用混和剤。
- トリイソプロパノールアミンとオキシカルボン酸、糖類及び糖アルコールから選ばれる化合物とのモル比が、トリイソプロパノールアミン/前記化合物で、0.3以上1.6以下である、請求項1又は2記載の水硬性組成物用混和剤。
- トリイソプロパノールアミンの含有量が、混和剤の固形分中、5.0質量%以上30質量%以下である、請求項1〜3のいずれかに記載の水硬性組成物用混和剤。
- オキシカルボン酸、糖類及び糖アルコールから選ばれる化合物の含有量が、混和剤の固形分中、5.0質量%以上40質量%以下である、請求項1〜4のいずれかに記載の水硬性組成物用混和剤。
- 20℃における粘度が50mPa・s以上180mPa・s以下である、請求項1〜5のいずれかに記載の水硬性組成物用混和剤。
- ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物とトリイソプロパノールアミンと水とを含有する水硬性組成物用混和剤に、オキシカルボン酸、糖類及び糖アルコールから選ばれる化合物を添加して粘度を低下させる、水硬性組成物用混和剤の粘度調整方法。
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